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Nature Geoscience发表测地所科研成果:美国东部下面埋藏着的热点路径
2013-09-18| 【 】|阅读次数: |文章来源:

  板块构造学说是地球科学的基本理论,为研究地球演化研究提供了基本模式。然而,越来越多的研究表明,除了地表的板块构造以外,来自地幔深部的地幔柱构造也是地球演化的重要组成部分。其中,热点是由上升的地幔柱形成的。当地幔柱到达地表并与地表的板块发生相互作用时,板块被“烧穿”从而留下火山活动。如果板块在构造活动下发生移动,那么这些火山就形成一串年龄随距离增长的火山链,这是判断热点的最重要方法之一。目前最典型的热点是夏威夷火山,其火山链的长度超过2400公里,记录了太平洋板块几百万年以来的运动轨迹。 

  当前,绝大部分热点路径(火山链)都出现在大洋板块(如夏威夷火山)或者是岩石圈比较薄的陆地板块(如美国黄石火山)。对于年代较老、岩石圈较厚的大陆板块,比如美国东部,热点路径只能靠数量稀少的含金刚石的金伯利岩来推断,因为这些金伯利岩可能来自地球深部,而其他的证据则几乎缺失。由于这些地区的金伯利岩数量稀少,所以连接它们形成热点路径存在很大的不确定性,需要其他系统的研究进行探索。 

  中科院量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室青年千人计划入选者储日升研究与美国加州理工学院Donald V HelmbergerMichael Gurnis教授、中国科学技术大学冷伟教授合作, 分析了美国地震阵列(USArray)记录到海量地震波形数据,发现下岩石圈存在一个约40公里厚,200公里宽的低速带。与周围相比,该低速带的P波速度减小了约2%,高频能量有很强的衰减,肯塔基州的一处金伯利岩也正好处在该低速带上。基于这些观测,结合地球动力学的模拟和近100百万年北美板块的运动,研究团队提出了一个热点路径的假设。该路径从西向东经过密苏里到达弗吉尼亚,其间与美国中西部的新马德里裂谷带(New Madrid rift zone)相遇,接着折向东北贯穿美国东海岸,然后转向进入大西洋(图1)。与薄板块上的火山链不同,由于美国东部的岩石圈厚度在200公里左右,该热点路径的地表上没有其他的异常。研究结果表明,该热点路径可能对新马德里裂谷带中生代晚期的重新活动有关,也可能造成美国东部的地震活动(200年前,美国新马德里地区经历了三次7级以上强震)。此项成果表明地震学与地球动力学交叉研究对于理解地幔及地壳演化过程的重要性 

  研究成果于2013年9月15日表在Nature Geoscience(《自然-地球科学》)上, Hidden hotspot track beneath the eastern United States (DOI: 10.1038/NGEO1949)美国东部下面埋藏着的热点路径)。 

  1.美国东部下面埋藏着的热点路径及其地球动力学研究 

  (有关文全文,感兴趣的读者可通过电子邮件chur@asch.whigg.ac.cn与第一作者本人联系) 

 

 
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